BR112014003563B1 - KAOLIN PIGMENT DILUENT, PAINT COMPOSITION, AND METHOD FOR FORMING AN IMPROVED KAOLIN PIGMENT DILUENT - Google Patents

Abstract

diluente de pigmento de caulim, composição de tinta, e, método para formação de um diluente de pigmento de caulim aperfeiçoado. um diluente de pigmento de caulim inteiramente calcinado é provido, o qual possui um índice de mulita de produto (m.i.) de 25,0 ou mais alto. o diluente de pigmento de caulim calcinado pode ser usado, de um modo vantajoso, em tintas, de um modo a melhorar a resistência ao polimento e à esfregação.kaolin pigment diluent, paint composition, and, method for forming an improved kaolin pigment diluent. a fully calcined kaolin pigment diluent is provided which has a product mullite index (m.i.) of 25.0 or higher. the calcined kaolin pigment diluent can advantageously be used in paints in order to improve the resistance to polishing and rubbing.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOSCROSS REFERENCE TO RELATED ORDERS

[0001] Este pedido reivindica a prioridade do Pedido Provisório U.S. N 0 61/523.546, depositado em 15 de agosto de 2011.[0001] This application claims priority from U.S. Provisional Application No. 0 61/523,546, filed August 15, 2011.

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION

[0002] A presente invenção refere-se a produtos de caulim calcinados, à sua produção e uso. De um modo ainda mais específico, a invenção refere- se a produtos diluentes de pigmento de caulim calcinados, que exibem uma combinação única de propriedades físicas e aplicadas, não observadas previamente, de um modo conjunto, em diluentes de pigmento baseados em caulim calcinado. Estes produtos, de acordo com a invenção, oferecem uma resistência ao polimento e à esfregação melhorada, ao mesmo tempo em que é ainda mantida ou melhorada a opacidade em tintas e em outras composições de revestimento. De um modo ainda mais geral, os produtos de acordo com a invenção estendem, de um modo significativo, a faixa de uso do caulim calcinado em tintas e em outras composições de revestimento.[0002] The present invention relates to calcined kaolin products, their production and use. Even more specifically, the invention relates to calcined kaolin pigment extender products which exhibit a unique combination of physical and applied properties not previously observed together in calcined kaolin-based pigment extenders. These products, according to the invention, offer improved resistance to polishing and rubbing, while still maintaining or improving opacity in paints and other coating compositions. Even more generally, the products according to the invention significantly extend the range of use of calcined kaolin in paints and other coating compositions.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOFUNDAMENTALS OF THE INVENTION

[0003] As tintas são formuladas, de um modo típico, com uma combinação de pigmentos e de diluentes, de um modo a que sejam alcançados a potência de ocultação, a resistência da tinta, o brilho e o lustro, a cor, a resistência à esfregação, à resistência ao polimento e a resistência a manchas. Os diluentes selecionados podem, em alguns casos, estender economicamente a funcionalidade dos pigmentos na formulação. Os pigmentos usados em tinta podem ainda incluir os pigmentos orgânicos e inorgânicos, flocos de pigmento, corantes insolúveis e ainda um outro material de coloração durável. Embora a pigmentação da tinta possa ser originada unicamente a partir de pigmentos base, isto não se revela prático a partir de um ponto de vista econômico, tendo em vista a alta concentração de volume de pigmento indicada. O dióxido de titânio á amplamente usado em tintas e em revestimentos, de um modo a aperfeiçoar o brilho e a opacidade, mas é um pigmento base caro. Em anos recentes, esforços consideráveis têm sido efetuados de um modo a que sejam desenvolvidos substitutos satisfatórios para o dióxido de titânio. Os diluentes de pigmento comuns incluem o carbonato de cálcio, baritas, silicates de magnésio, silicates de alumínio incluindo caulim calcinado e hídrico, terra diatomácea, sílica e mica. No que se refere à resistência a manchas, ao polimento e à esfregação, diluentes, tais que a nefelina sienita, albita e as microesferas cerâmicas encontram uso.[0003] Inks are typically formulated with a combination of pigments and thinners in such a way that concealing power, ink strength, gloss and gloss, color, strength are achieved. rubbing, polish resistance and stain resistance. Selected diluents can, in some cases, economically extend the functionality of the pigments in the formulation. Pigments used in ink can further include organic and inorganic pigments, pigment flakes, insoluble dyes and yet another durable coloring material. Although the pigmentation of the ink can only originate from base pigments, this is not practical from an economic point of view, considering the high concentration of pigment volume indicated. Titanium dioxide is widely used in paints and coatings in order to improve gloss and opacity, but it is an expensive base pigment. In recent years, considerable efforts have been made in order to develop satisfactory substitutes for titanium dioxide. Common pigment diluents include calcium carbonate, barites, magnesium silicates, aluminum silicates including calcined and hydrous kaolin, diatomaceous earth, silica and mica. With regard to stain resistance, polishing and rubbing, thinners such as nepheline syenite, albite and ceramic microspheres find use.

[0004] O caulim calcinado na tinta encontrou uso, de um modo tradicional, em tintas de PVC superiores para interiores niveladas e finas. A sua funcionalidade tem sido como um opaci ficador, de um modo a estender os pigmentos mais custosos e a prover um nivelamento para que o desenvolvimento de brilho do revestimento seja controlado. Estes diluentes de pigmento podem ser produzidos através de calcinação parcial ou total de uma fração de tamanho de partícula fina de caulim hídrico. Diluentes de pigmento de opacificação de argila de caulim calcinado, tais que os produtos supridos sob as marcas registradas Satintone 5 e Satintone 5HB de BASF Corporation são exemplares e comprovaram ser superiores a outros diluentes de pigmento, por exemplo, o carbonato de cálcio e caulins hídricos.[0004] Kaolin calcined in the paint has traditionally found use in superior PVC paints for thin, leveled interiors. Its functionality has been as an opacifier, in order to extend the more costly pigments and to provide a leveling so that the gloss development of the coating is controlled. These pigment diluents can be produced by partially or completely calcining a fine particle size fraction of hydrous kaolin. Calcined kaolin clay opacifying pigment thinners, such that products supplied under BASF Corporation's trademarks Satintone 5 and Satintone 5HB are exemplary and proven to be superior to other pigment thinners, eg, calcium carbonate and water kaolins .

[0005] Em uma escala comercial, a calcinação de caulim pode ser executada em um calcinador rotativo com um fluxo em contracorrente de ar quente em um forno vertical de Nichols Herreshoff. No laboratório, é aplicado, de um modo usual, um forno de mufla. O caulim a ser calcinado é, de um modo típico, um pó finamente dispersado com uma moagem de Hegman de 4,5 ou mais alta. Este grau de dispersão é alcançado, de um modo geral, através da passagem do pó de caulim seco através de um processo de pulverização, projetado de um modo apropriado.[0005] On a commercial scale, kaolin calcination can be performed in a rotary calciner with a countercurrent flow of hot air in a vertical Nichols Herreshoff kiln. In the laboratory, a muffle oven is used in the usual way. The kaolin to be calcined is typically a finely dispersed powder with a Hegman grind of 4.5 or higher. This degree of dispersion is generally achieved by passing the dry kaolin powder through a properly designed spraying process.

[0006] Para aquele versado na arte da calcinação de caulim, o caulim, quando aquecido, deverá ser submetido a uma série de alterações de forma cristalinas, que oferecem atributos de propriedades físicas e químicas significativamente diferentes. A primeira destas ocorre em uma faixa de 450°-650 °C (840 a 1200°F). Neste caso, os desidroxilados de caulim com a formação de um material anidro essencialmente amorfo são referidos, de um modo usual, como “metacaulim”.[0006] For one versed in the art of calcining kaolin, kaolin, when heated, should be subjected to a series of changes in crystalline form, which offer attributes of significantly different physical and chemical properties. The first of these occurs in a range of 450°-650 °C (840-1200°F). In this case, kaolin dehydroxylates with the formation of an essentially amorphous anhydrous material are commonly referred to as "metakaolin".

[0007] A medida que o calor incremental é aplicado ao metacaulim, a sua treliça irá ser reconfigurada para uma fase de gama-alumina (espinélio). Isto ocorre, de um modo típico, à medida que o material de alimentação alcança uma temperatura em uma faixa a partir de 900 a 955 °C (1650 a 1750 °F). Acima desta temperatura, a gama alumina é incrementalmente convertida para mulita. A 1260 °C (2300 °F), a conversão para mulita está essencialmente completa. Em uma temperatura mais alta, a matriz mineral sintética será novamente reconfigurada em cristobalita. A difractometria de raio X (XRD) é um meio convencional para determinar o nível de mulita presente na treliça do espinélio. O índice de mulita (M.I.) é um método de diffação de raio X quantitativo, usado para quantificar a quantidade de mulita em um material. A quantificação é efetuada através da integração da área de um pico, ou picos, e comparação da intensidade de pico integrada da amostra desconhecida a uma curva de calibração. A curva de calibração é, de um modo típico, formada através de amostras correntes, que consistem de 10% de incrementos de mulita de 0% a 100%. Deste modo, um índice de mulita de 35 indica que a amostra contém cerca de 35% de mulita. Como a absorção de massa ou uma orientação preferida não são, de um modo típico, levadas em consideração, o valor do índice de mulita não pode ser exatamente denominado como percentual, mas pode ser usado em um sentido relativo, como uma faixa percentual útil de mulita na amostra. De um modo geral, após a calinação, a matriz inerte possui, de um modo típico, de 40- 60% de SiO2 e de 60-40% de A12O3.[0007] As incremental heat is applied to metakaolin, its lattice will be reconfigured to a gamma-alumina (spinel) phase. This typically occurs as the feed material reaches a temperature in a range from 900 to 955 °C (1650 to 1750 °F). Above this temperature, the alumina range is incrementally converted to mullite. At 1260 °C (2300 °F), conversion to mullite is essentially complete. At a higher temperature, the synthetic mineral matrix will be reconfigured again to cristobalite. X-ray diffractometry (XRD) is a conventional means of determining the level of mullite present in the spinel lattice. Mullite index (M.I.) is a quantitative X-ray diffraction method used to quantify the amount of mullite in a material. Quantification is performed by integrating the area of a peak, or peaks, and comparing the integrated peak intensity of the unknown sample to a calibration curve. The calibration curve is typically formed using current samples, which consist of 10% mullite increments from 0% to 100%. Thus, a mullite index of 35 indicates that the sample contains about 35% mullite. As mass absorption or a preferred orientation is typically not taken into account, the mullite index value cannot be exactly termed as a percentage, but can be used in a relative sense, as a useful percentage range of mullite in the sample. Generally, after calcination, the inert matrix typically has 40-60% SiO2 and 60-40% Al12O3.

[0008] Os diluentes de pigmento de caulim calcinado têm sido usados, durante várias décadas em um número de pedidos industriais, tais que o revestimento de papel, enchimento de papel, tintas, plásticos, etc. Nestas aplicações, os diluentes de pigmento de caulim conferem aos produtos acabados um número de propriedades desejáveis: extensão de TiO2/opacidade, controle de lustro/brilho, resistividade elétrica, resistência (em plásticos), fricção (em papel). As aplicações de revestimento e de enchimento de papel requerem, de um modo quase exclusivo, pigmentos de caulim inteiramente calcinados finos, tais que o pigmento ANSILEX® 93 com 93% de brilho. Manufaturado pela BASF Corporation. Vide, por exemplo, a Patente U.S. N 0 3.586.523, de Fanselo et al., que descreve a produção de tais pigmentos a partir de caulins ultrafinos “duros” Terciários ultrafinos. O termo “inteiramente calcinado” é de interesse, devido ao fato de que ele define uma fase bastante estreita de estruturas de matriz de caulim calcinadas. A calcinação progrediu ao interior da fase de espinélio e apenas foi detida quando um pequeno grau de mulita (10 %, em peso, ou menos) foi incorporado.[0008] Calcined kaolin pigment thinners have been used, for several decades in a number of industrial applications, such as paper coating, paper filler, inks, plastics, etc. In these applications, kaolin pigment thinners impart to the finished products a number of desirable properties: TiO2/opacity extension, gloss/gloss control, electrical resistivity, strength (in plastics), friction (in paper). Coating and paper filling applications almost exclusively require fine, fully calcined kaolin pigments such as ANSILEX® 93 pigment with 93% gloss. Manufactured by BASF Corporation. See, for example, U.S. Patent No. 0,586,523, to Fanselo et al., which describes the production of such pigments from ultrafine "hard" Tertiary ultrafine kaolins. The term “fully calcined” is of interest due to the fact that it defines a rather narrow phase of calcined kaolin matrix structures. Calcination progressed into the spinel phase and was only stopped when a small degree of mullite (10% by weight or less) was incorporated.

[0009] A temperatura, na qual as transições cristalinas antes mencionadas ocorrem, pode ser ainda reduzida através da adição de um fluxo à alimentação de caulim hídrica, antes da calcinação, tal como exposto na U.S. 6.136.086, cedida em comum. Faz-se referência à Patente U.S. N° 2.307.239, de Rowland, que é uma patente pioneira no campo de pigmentos de caulim calcinado. A patente expõe, de um modo amplo, a adição de várias compostos alcalinos e alcalino terrosos à argila, antes da calcinação.[0009] The temperature, at which the aforementioned crystal transitions occur, can be further reduced by adding a flux to the water kaolin feed, prior to calcination, as disclosed in U.S. 6,136,086, commonly assigned. Reference is made to U.S. Patent No. 2,307,239, to Rowland, which is a pioneering patent in the field of calcined kaolin pigments. The patent broadly discloses the addition of various alkaline and alkaline earth compounds to clay prior to calcination.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

[00010] Por meio da extensão da faixa de tratamento de calor do caulim, podem ainda ser criadas treliças de espinélio/ mulita, que aumentam a dureza da treliça do produto e que conferem benefícios de opacidade incrementais à tinta e a outras composições de revestimento. Através da conversão de um grande percentual do caulim calcinado para mulita, a dureza de Mohs do produto pode ser ainda aumentada para uma faixa de 6,0 a 6,5. Este nível de dureza está em linha com os minerais naturais, tais que a nefelina sienita e as microesferas cerâmicas sintéticas, que encontram uma aplicação mais ampla como diluentes, tanto em aplicações de tinta para interiores, como para exteriores. Este novo caulim calcinado também oferece um potencial de opacidade aperfeiçoado.[00010] By extending the kaolin heat treatment range, spinel/mullite trusses can still be created, which increase the hardness of the product truss and which confer incremental opacity benefits to the paint and other coating compositions. By converting a large percentage of the calcined kaolin to mullite, the Mohs hardness of the product can be further increased to a range of 6.0 to 6.5. This level of hardness is in line with natural minerals such as nepheline syenite and synthetic ceramic microspheres, which find wider application as thinners in both interior and exterior paint applications. This new calcined kaolin also offers improved opacity potential.

[00011] Um caulim calcinado típico, usado em aplicações de tinta, possui um índice de Mulita (M.I.) em uma faixa de 3,0 a 10,0, que se refere à dureza de Mohs de 4,0 a 5,0. As partículas de caulim calcinado tendo um M.I. de pelo menos 25,0 podem ainda encontrar um uso vantajoso em tintas e em outras aplicações de revestimento, tal como provendo uma resistência ao e à esfregação aumentada, e são ainda um melhor opacificador do que os diluentes de tinta duros típicos, nefelina sienita ou as microesferas cerâmicas, por exemplo.[00011] A typical calcined kaolin, used in paint applications, has a Mullite index (M.I.) in a range of 3.0 to 10.0, which refers to a Mohs hardness of 4.0 to 5.0. Calcined kaolin particles having an M.I. of at least 25.0 may still find advantageous use in paints and other coating applications, such as providing increased rub and rub resistance, and are still a better opacifier than typical hard paint thinners, nepheline syenite or ceramic microspheres, for example.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[00012] A presente invenção é ainda dirigida a um novo tipo de diluente de pigmento, que pode ser usado em combinação com um ou mais pigmentos e que está baseado no caulim. As propriedades únicas do diluente de pigmento foram engenheiradas através da seleção/ beneficiamento de caulim hídrico combinadas, adição de fluxo (s) e polimento em alta temperatura. Propriedades, tais que à resistência à esfregação e a resistência ao polimento podem ser impactadas, de um modo benéfico, através de que seja alcançado um M.I do produto de 25,0, ou mais. Uma treliça de espinélio/ mulita mais durável, mais dura, pode ser engenheirada. Agentes fundentes podem ser ainda utilizados para a redução da temperatura de calcinação requerida, de um modo a que sejam obtidas estas vantagens de propriedade.[00012] The present invention is further directed to a new type of pigment diluent, which can be used in combination with one or more pigments and which is based on kaolin. The unique properties of the pigment thinner have been engineered through the combined selection/processing of hydro kaolin, addition of flux(s) and high temperature polishing. Properties such as rub resistance and polish resistance can be beneficially impacted by achieving a product M.I of 25.0 or more. A more durable, stiffer spinel/mullite truss can be engineered. Fluxing agents can further be used to reduce the required calcining temperature in order to obtain these property advantages.

[00013] O diluente de pigmento desta invenção é uma argila de caulim calcinada. De um modo típico, os diluentes de pigmento de caulim inteiramente calcinados são produzidos a partir de produtos brutos de caulim Terciário Georgia médio duro fino, tais que aqueles mencionados na Patente U.S N° 3.586.523, que portam uma contaminação de ferro e de titânio de cerca de 0,90 -1,1% de Fe2O3 e de 1,0 - 1,8% de TiO2, respectivamente. Há muito, tem sido a prática remover estas impurezas em várias extensões através de meios físicos ou físico-químicos, tais que a flutuação de espuma, a floculação seletiva, a purificação magnética, o alvejamento e as combinações dos mesmos. Em qualquer dos casos, as argilas podem ser opcionalmente beneficiadas de um modo a que o brilho seja aumentado. A argila deverá ser, de um modo usual, fracionada, de um modo a que seja alcançada uma distribuição de tamanho de partícula desejada. Em qualquer caso, a argila de caulim empregada na preparação dos diluentes de pigmento da invenção deverá normalmente, ter sido submetida à remoção de cascalho e então classificada a uma faixa de tamanho desejada, por meio de técnicas convencionais, e pode, de um modo opcional, ser ainda beneficiada, de um modo a que seu brilho seja aumentado.[00013] The pigment diluent of this invention is a calcined kaolin clay. Typically, fully calcined kaolin pigment thinners are produced from fine medium hard medium Georgia Tertiary kaolin raw products, such as those mentioned in US Patent No. 3,586,523, which carry an iron and titanium contamination. of about 0.90 -1.1% Fe2O3 and 1.0 - 1.8% TiO2, respectively. It has long been the practice to remove these impurities to various extents through physical or physicochemical means such as foam flotation, selective flocculation, magnetic purification, bleaching and combinations thereof. In either case, the clays can optionally be improved in such a way that the gloss is increased. The clay will usually be fractionated in such a way that a desired particle size distribution is achieved. In any case, the kaolin clay employed in the preparation of the pigment extenders of the invention will normally have been subjected to gravel removal and then classified to a desired size range by conventional techniques, and may, optionally, , be further benefited, in such a way that its brightness is increased.

[00014] Na presente invenção, a calcinação é executada em uma temperatura e durante um período de tempo suficiente para que o caulim hídrico seja então convertido a espinélio e então um percentual objetivado do espinélio a mulita. A temperatura de calcinação e o período de tempo de residência são uma função da configuração de processo utilizada. O limite de temperatura superior do estágio de calcinação é determinado pela quantidade de mulita desejada na treliça cristalina acabada. E conhecido que a calcinação de caulins em temperaturas de 1400°C a 1600°C converte, de um modo substancial, todo o caulim a mulita. Nesta região de temperatura, o controle do tratamento térmico de caulim é problemático e a geração de cristobalita indesejável é provável. Deste modo, a temperatura de calcinação e o período de tempo de calcinação são limitados, de um modo a que seja então alcançado um M.I. do produto de 25,0 a 62,0, incluindo de 35,0 a 62,0. São também exemplificadas as condições de calcinação para que seja alcançado um M.I. do produto de 40,0 a 54,0. Deve ser então observado que a adição de fluxo irá afetar ambos estes requerimentos, do mesmo modo.[00014] In the present invention, calcination is performed at a temperature and for a period of time sufficient for the hydrous kaolin to be then converted to spinel and then an objectified percentage of the spinel to mullite. The calcination temperature and the residence time period are a function of the process configuration used. The upper temperature limit of the calcination stage is determined by the amount of mullite desired in the finished crystal lattice. It is known that calcining kaolins at temperatures from 1400°C to 1600°C converts substantially all of the kaolin to mullite. In this temperature region, control of the heat treatment of kaolin is problematic and the generation of undesirable cristobalite is likely. In this way, the calcining temperature and the calcining time period are limited, so that an M.I. of the product from 25.0 to 62.0, including from 35.0 to 62.0. Also exemplified are calcining conditions to achieve an M.I. of the product from 40.0 to 54.0. It should then be noted that the addition of flux will affect both of these requirements in the same way.

[00015] A alimentação da argila de caulim hídrica ao calcinador é secada e pulverizada, de um modo a que um pó finamente dispersado seja então apresentado para o tratamento térmico. Nos exemplos que se seguem, a alimentação de caulim hídrica para a calcinação foi anionicamente dispersada para o beneficiamento e secada por pulverização. Esta é apenas uma das numerosas abordagens disponíveis para aqueles versados na arte da calcinação de caulim. O aquecimento do produto uniforme a uma temperatura requerida constitui a chave para que seja minimizada a geração de aglomerados grossos, que podem mitigar o nível de resistência à esfregação/ polimento do diluente de pigmento e impactar as características de formação de filme da composição de revestimento. Os produtos calcinados são, deste modo, pulverizados sob a forma de um pó finamente dispersado após a calcinação. Os critérios de aceitação para este estágio de atrito são de 2,0 % ou menos, em peso, de partículas de malha +325.[00015] The hydraulic kaolin clay feed to the calciner is dried and pulverized, in such a way that a finely dispersed powder is then presented for heat treatment. In the examples which follow, the hydrokaolin feed for calcination was anionically dispersed for beneficiation and spray dried. This is just one of the numerous approaches available to those skilled in the art of kaolin calcination. Heating the product uniformly to a required temperature is the key to minimizing the generation of coarse agglomerates, which can mitigate the level of scrub/polish resistance of the pigment diluent and impact the film-forming characteristics of the coating composition. The calcined products are thus pulverized in the form of a finely dispersed powder after calcination. Acceptance criteria for this friction stage is 2.0% or less by weight of +325 mesh particles.

[00016] Os agentes fundentes são, de um modo preferido, adicionados à suspensão de caulim hídrica, antes da secagem e da calcinação. A dosagem do agente fundente e do tipo de agente fundente requerido dependem da morfologia da alimentação de caulim hídrico e de sua distribuição de tamanho de partícula. O agente fundente pode ser então misturado com o caulim, na presença de água, em vários pontos, durante o beneficiamento do caulim hídrico. Deste modo, o agente fundente pode ser ainda adicionado durante ou após a formação de uma suspensão de caulim. Se adicionado durante a formação da suspensão, o agente fundente pode então atuar como um agente de dispersão, de um modo a que a dispersão de caulim seja melhorada. Embora isto não seja essencial, é preferível adicionar o fluxo a uma suspensão de caulim hídrico anionicamente dispersada, justo antes da secagem por pulverização. Uma vez seca, a alimentação do calcinador é pulverizada e então calcinada em temperaturas de entre 1050 e 1300°C. A temperatura de calcinação é então ditada pelo nível desejado de M.I. do produto e pelo tempo de residência do processo. O produto calcinado é pulverizado antes do uso na formulação de tintas, cores de revestimento de papel, plásticos, borracha e ainda outras aplicações.[00016] Fluxing agents are preferably added to the hydrous kaolin suspension, before drying and calcining. The dosage of the fluxing agent and the type of fluxing agent required depend on the morphology of the water kaolin feed and its particle size distribution. The melting agent can then be mixed with the kaolin, in the presence of water, at various points, during the processing of the hydrous kaolin. In this way, the melting agent can be further added during or after the formation of a kaolin suspension. If added during suspension formation, the melting agent can then act as a dispersing agent so that kaolin dispersion is improved. Although this is not essential, it is preferable to add the flux to an anionically dispersed hydrous kaolin suspension just prior to spray drying. Once dry, the calciner feed is pulverized and then calcined at temperatures between 1050 and 1300°C. The calcination temperature is then dictated by the desired level of M.I. of the product and by the residence time of the process. The calcined product is sprayed prior to use in the formulation of paints, coating colors for paper, plastics, rubber and still other applications.

[00017] Uma ampla faixa de agentes fundentes pode ser empregada na preparação de diluentes de pigmento, que utilizam a presente invenção. Estes incluem os sais de íon alcalinos e de metal alcalino de óxidos metálicos, carbonatos, ou de suas combinações. Os óxidos metálicos típicos são os óxidos de boro, silicatos, óxidos alcalinos e alcalino terrosos, germanatos, fosfatos, alumina, óxido de antimônio, óxido de chumbo, óxido de zinco, óxido de arsênico e o zirconato. Está também incluído o ácido bórico. Os carbonatos típicos são os carbonatos alcalinos e alcalino terrosos, tais que o carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, carbonato de cálcio e o carbonato de magnésio. Esta lista não deve, de modo algum, ser considerada exaustiva. Estão também incluídos os sais de não óxido orgânicos e inorgânicos de metais alcalinos e alcalino terrosos, capazes de formar os óxidos metálicos mediante a sua exposição ao ar, em temperaturas de calcinação que incluem os halogenetos, nitratos, acetatos, hidróxidos, sulfatos e polieletrólitos orgânicos, tais que um sal de sódio de um ácido poli [ácido acrílico]. Os agentes fundentes preferidos são os alcalino e alcalino terrosos de óxidos de boro, silicatos, fosfatos, os sais de metais alcalinos e alcalino terrosos de carbonatos e de bicarbonatos, ou ainda as suas combinações. São especialmente preferidos o bórax [borato de sódio, Na2O.2B2O3, seja em sua forma hidratada ou em sua forma anidra, soda calcinada [Na2CO3], e ainda os silicatos de sódio com uma razão em peso de SiO2 para Na2O de 2,00 para 3,25. Os silicatos de sódio são ainda especialmente preferidos devido à sua pronta disponibilidade, facilidade de misturação com o caulim aquoso em forma de suspensão, requerimento de baixo nível de dosagem e baixo custo. O produto de caulim calcinado deverá conter, de um modo típico, uma pequena quantidade de cátions de fluxo ativo, em uma quantidade de 0,01 a menos do que 2,0 %, em peso.[00017] A wide range of fluxing agents can be employed in the preparation of pigment diluents, which use the present invention. These include the alkali ion and alkali metal salts of metal oxides, carbonates, or combinations thereof. Typical metal oxides are boron oxides, silicates, alkaline and earth alkaline oxides, germanates, phosphates, alumina, antimony oxide, lead oxide, zinc oxide, arsenic oxide and zirconate. Also included is boric acid. Typical carbonates are alkaline and alkaline earth carbonates such as sodium carbonate, sodium bicarbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate. This list should by no means be considered exhaustive. Also included are organic and inorganic non-oxide salts of alkali and alkaline earth metals capable of forming metal oxides upon exposure to air at calcining temperatures which include organic halides, nitrates, acetates, hydroxides, sulfates and polyelectrolytes , such as a sodium salt of a poly[acrylic acid] acid. The preferred melting agents are the alkaline and alkaline earth oxides of boron, silicates, phosphates, the alkali and alkaline earth metal salts of carbonates and bicarbonates, or combinations thereof. Especially preferred are borax [sodium borate, Na2O.2B2O3, either in its hydrated form or in its anhydrous form, soda ash [Na2CO3], and also sodium silicates with a weight ratio of SiO2 to Na2O of 2.00 to 3.25. Sodium silicates are further especially preferred because of their ready availability, ease of mixing with aqueous kaolin in suspension form, low dosage level requirement and low cost. The calcined kaolin product will typically contain a small amount of active flux cations in an amount of 0.01 to less than 2.0% by weight.

[00018] De um modo geral, o produto de caulim calcinado deverá ter um diâmetro de partícula mediano de 1,0 a 10,0 microns, tal como medido através de um analisador de tamanho de partícula Sedigraph® 5120, manufaturado por Micromeritics, Atlanta, Ga. Um diâmetro de tamanho de partícula de 2 a 7 microns, tal como medido através do Sedigraph® 5120 é também exemplificado. A fração, em peso, do produto de mais do que 44 microns (+315) é, de um modo preferido, da ordem de 0,01 a 1,0 por cento, em peso. Além disso, é ainda preferido que a fração de tamanho de partícula inferior a 2 microns esteja em uma faixa de 25- 50%.[00018] Generally speaking, the calcined kaolin product should have a median particle diameter of 1.0 to 10.0 microns, as measured by a Sedigraph® 5120 particle size analyzer, manufactured by Micromeritics, Atlanta , Ga. A particle size diameter of 2 to 7 microns as measured by the Sedigraph® 5120 is also exemplified. The fraction by weight of the product of greater than 44 microns (+315) is preferably on the order of 0.01 to 1.0 percent by weight. Furthermore, it is further preferred that the particle size fraction less than 2 microns be in a range of 25-50%.

[00019] O diluente de pigmento da presente invenção pode ser usado, de um modo efetivo, em uma tinta. Tais tintas podem ainda incluir, mas não estão limitadas a, tintas transportadas por água, tintas transportadas por solvente, etc. Em ainda um exemplo não limitativo, o diluente de pigmento está incluído em uma tinta transportada pela água. Em ainda um aspecto não limitativo deste exemplo, o um ou mais polímeros usados em tintas transportadas pela água podem incluir, mas não estão limitados a, polímeros de emulsão de acetato de vinila, estireno, estireno-butadieno, acetato de vinila-cloreto de vinila, acrilonitria-butadieno, isopreno, cloreto de vinilideno- acrilonitrila, cloreto de vinilideno-acetato de vinila, cloreto de vinila- acrilonitrila, éster de ácido acrílico e polímeros do éster do ácido metacrílico e os copolímeros dos mesmos com outros monômeros de vinila, borrachas naturais e sintéticas carboxiladas, e assim por diante. Outras tintas transportadas pela água úteis e bem conhecidas incluem as epóxis, alquídeos, alquídeos itálicos, óleos de secagem emulsifícados, poliestireno, e os similares. Em ainda um exemplo não limitativo específico, a tinta transportada pela água é uma tinta de látex. Ainda um exemplo não limitativo da tinta de látex pode ainda incluir o látex acrílico; no entanto, deverá ser apreciado ainda que muitos outros ou que tipos adicionais de tintas de látex podem ser usados.[00019] The pigment thinner of the present invention can be used effectively in a paint. Such paints may further include, but are not limited to, waterborne paints, solventborne paints, etc. In yet a non-limiting example, the pigment thinner is included in a waterborne ink. In yet a non-limiting aspect of this example, the one or more polymers used in waterborne paints may include, but are not limited to, vinyl acetate, styrene, styrene-butadiene, vinyl acetate-vinyl chloride emulsion polymers. , acrylonitrile-butadiene, isoprene, vinylidene chloride-acrylonitrile, vinylidene chloride-vinyl acetate, vinyl chloride-acrylonitrile, acrylic acid ester and methacrylic acid ester polymers and the copolymers thereof with other vinyl monomers, rubbers carboxylated natural and synthetic, and so on. Other useful and well-known waterborne paints include epoxies, alkyds, italic alkyds, emulsified drying oils, polystyrene, and the like. In yet a specific non-limiting example, the water-borne paint is a latex paint. A still non-limiting example of latex paint can further include acrylic latex; however, it should still be appreciated that many other or additional types of latex paints can be used.

[00020] Em ainda um outro aspecto não limitativo da presente invenção, um pigmento, que pode ser suado em combinação com o diluente de pigmento, inclui os pigmentos de ocultação, e/ ou os pigmentos orgânicos e/ou inorgânicos coloridos. O pigmento é comumente usado em tintas ou em revestimentos, de um modo a que seja proporcionado um melhor “poder de ocultação” e/ou cobertura. De um modo geral, o pigmento base possui um índice refrativo de pelo menos cerca de 1,8 e, de um modo típico, de pelo menos cerca de 2,0; no entanto, deverá ser ainda apreciado que o pigmento pode ainda apresentar outros valores de índice refrativo. Os exemplos não limitativos de pigmentos brancos podem ainda incluir, mas não estão limitados a, rútilo e/ ou dióxidos de titânio anatásio, silicato de chumbo básico, litopona, titanato litopona, titânio-pigmento de bário, titânio-pigmento de cálcio, titânio-pigmento de magnésio, sulfeto de zinco, titanato de chumbo, óxido de antimônio, óxido de zircônio, sulfeto de bário, chumbo branco, óxido de zinco, óxido de zinco chumbado, e os similares, e/ ou uma ou mais combinações dos mesmos. Em ainda um exemplo não- limitativo específico, o pigmento branco inclui pelo menos cerca de 20% de dióxido de titânio. Em ainda um outro exemplo não limitativo específico, o pigmento branco inclui pelo menos cerca de 50% de dióxido de titânio. Quando o dióxido de titânio está incluído no pigmento de ocultação, o tamanho de partícula médio do dióxido de titânio é de cerca de 0,1- 0,5 microns; no entanto, pode ser ainda apreciado que tamanho de partícula maiores ou menores podem ser usados. As proporções relativas do pigmento e o diluente de pigmento desta invenção podem variar amplamente, mas, de um modo usual, o pigmento está presente em uma concentração, que provê o poder de ocultação ou de cobertura de tinta desejado, e o pigmento diluente está presente em uma quantidade, que proporciona à tinta a concentração de volume de pigmento total desejada. A razão, em peso, de diluente de pigmento para o pigmento na tinta ou revestimento é, de um modo geral, de pelo menos cerca de 0,1, e de um modo típico de cerca de 0,1- 4:1; no entanto, outras razões de peso podem ser ainda usadas.[00020] In yet another non-limiting aspect of the present invention, a pigment, which can be used in combination with the pigment thinner, includes the masking pigments, and/or the colored organic and/or inorganic pigments. Pigment is commonly used in paints or coatings in such a way that it provides better “hiding power” and/or coverage. Generally, the base pigment has a refractive index of at least about 1.8 and typically at least about 2.0; however, it should still be appreciated that the pigment may still exhibit other refractive index values. Non-limiting examples of white pigments may further include, but are not limited to, rutile and/or titanium dioxides anatase, basic lead silicate, lithopone, lithopone titanate, titanium-barium pigment, titanium-calcium pigment, titanium- magnesium pigment, zinc sulfide, lead titanate, antimony oxide, zirconium oxide, barium sulfide, white lead, zinc oxide, leaded zinc oxide, and the like, and/or one or more combinations thereof. In yet a specific non-limiting example, the white pigment includes at least about 20% titanium dioxide. In yet another specific non-limiting example, the white pigment includes at least about 50% titanium dioxide. When titanium dioxide is included in the masking pigment, the average particle size of titanium dioxide is about 0.1-0.5 microns; however, it can still be appreciated that larger or smaller particle sizes can be used. The relative proportions of the pigment and the pigment thinner of this invention can vary widely, but usually the pigment is present in a concentration that provides the desired hiding or ink covering power, and the pigment thinner is present. in an amount that gives the ink the desired total pigment volume concentration. The weight ratio of pigment thinner to pigment in the paint or coating is generally at least about 0.1, and typically about 0.1-4:1; however, other weight ratios can still be used.

[00021] Em ainda um outro aspecto não limitativo da presente invenção, o agente de tinta ou de revestimento inclui um espessante. Muitos agentes de cobertura, tais que as tintas, incluem os espessantes de um modo a modificar as propriedades reológicas da tinta, para assegurar ainda um bom espalhamento, manipulação e/ ou outras características de aplicação adicionais. Em ainda uma modalidade não limitativa, o agente de cobertura sob a forma de uma tinta inclui um espessante, tal que, mas não limtiato a, espessantes carboxilados, espessante associativo de uretano, espessantes de ácido poliacrílico, espessantes celulósicos, etc.; no entanto, outros espessantes ou ainda espessantes adicionais podem ser usados no agente de cobertura.[00021] In yet another non-limiting aspect of the present invention, the ink or coating agent includes a thickener. Many coating agents, such as paints, include thickeners in order to modify the rheological properties of the paint to further ensure good spreadability, handling and/or other additional application characteristics. In yet a non-limiting embodiment, the coating agent in the form of a paint includes a thickener such as, but not limited to, carboxylated thickeners, associative urethane thickener, polyacrylic acid thickeners, cellulosic thickeners, etc.; however, other thickeners or even additional thickeners can be used in the coating agent.

[00022] A tinta pode ainda incluir um ou mais outros ingredientes, tais que os solventes coalescentes (por exemplo, 2-fenoxietanol, éter butílico de dietileno glicol, ftalato de dibutila, dietileno glicol, monoisobutirato de 2,2,4- trimetil-l,l,3-pentanodiol, etc.), agente de nivelamento (por exemplo, sílica, etc.), plastificante, ajustador de pH, cor de tintura, agente de anticongelamento (por exemplo, etileno glicol, etc.), tensoativo, supressor de espuma, dispersante, agentes de supressão de espuma, água, solvente, agentes de odorização, conservantes e/ ou biocidas.[00022] The paint may further include one or more other ingredients, such as coalescing solvents (for example, 2-phenoxyethanol, diethylene glycol butyl ether, dibutyl phthalate, diethylene glycol, 2,2,4-trimethyl-monoisobutyrate 1,3-pentanediol, etc.), leveling agent (eg silica, etc.), plasticizer, pH adjuster, dye color, antifreeze agent (eg ethylene glycol, etc.), surfactant , suds suppressor, dispersant, suds suppressing agents, water, solvent, odorizing agents, preservatives and/or biocides.

[00023] A tinta ou revestimento pode ser preparado através da utilização de técnicas convencionais. Em uma modalidade não limitativa, os ingredientes da tinta podem ser misturados juntos, sob alto cisalhamento, de um modo a que seja então formada uma mistura comumente referida como “a moagem”.[00023] The paint or coating can be prepared using conventional techniques. In a non-limiting modality, the paint ingredients can be mixed together, under high shear, in such a way that a mixture commonly referred to as "the grinding" is then formed.

[00024] A consistência desta mistura é comparável àquela da lama, de um modo a que possa dispersar os ingredientes, de um modo eficiente, com um agitador de alto cisalhamento. Durante a preparação da moagem, a energia de alto cisalhamento é usada para causar a ruptura das partículas aglomeradas. Os ingredientes não incluídos na moagem são comumente referidos como ao “refugo”. O refugo é, de um modo usual, muito menos viscoso do que a moagem, e é, de um modo usual, usado para diluir a moagem, de um modo a que seja então obtida uma tinta final ou um revestimento com a consistência apropriada. A misturação final da moagem com o refugo é executada, de um modo típico, com uma misturação de baixo cisalhamento; no entanto, isto não é requerido.EXEMPLO 1[00024] The consistency of this mixture is comparable to that of slurry in such a way that it can efficiently disperse the ingredients with a high shear stirrer. During mill preparation, high shear energy is used to cause the agglomerated particles to break up. Ingredients not included in the grind are commonly referred to as “scrap”. The scrap is usually much less viscous than milling, and is usually used to dilute the mill so that a final paint or coating of the proper consistency is then obtained. The final mixing of the mill with the scrap is typically carried out with a low-shear mixing; however, this is not required.EXAMPLE 1

[00025] Uma formulação de uma composição de tinta, tal como mostrada na Tabela 1, foi ainda preparada, na qual nefelina sienita e caulim calcinado, com um M.I. de produto de 53,0 foram utilizados como diluentes de pigmento.

[00025] A formulation of a paint composition as shown in Table 1 was further prepared, in which nepheline syenite and calcined kaolin, with a product MI of 53.0 were used as pigment diluents.

[00026] Os resultados dos testes quanto à ocultação, brilho e lustro e as propriedades de filme da tinta são apresentados na Tabela 2.

[00026] The test results for the concealment, gloss and gloss and the paint film properties are shown in Table 2.

[00027] A Razão de Contraste constitui uma medida do poder de ocultaçãoou opacidade. Um valor de 0,98 ou mais alto significação a ocultação completa. A resistência da tinta constitui uma medida de uma tinta branca para reduzir a resistência de uma dispersão de cor, tal que o negro-de-fiimo, neste caso. Ao controle é atribuído um valor de 100 e as outras são comparadas contra este. O controle comercial é uma tinta de alta qualidade, comprada de um armazém de produtos para serviços pesados.[00027] The Contrast Ratio is a measure of hiding power or opacity. A value of 0.98 or higher signifies complete concealment. Ink resistance is a measure of a white ink to reduce the resistance of a color dispersion, such as fim black in this case. The control is assigned a value of 100 and the others are compared against it. Commercial control is a high quality paint purchased from a heavy-duty warehouse.

[00028] O teste de esfregação é conduzido através do método da ASTM D 2486-06 e a resistência ao polimento é medida através da ASTM D6736-08. No teste de esfregação, um filme de tinta, que foi secado em ar durante 7 dias, é então submetido a ciclos de escovamento repetidos, mediante o uso de um meio abrasivo. O número de ciclos para que o filme de tinta seja removido é o número usado como ciclos de resistência à esfregação. A resistência ao polimento utiliza um método similar, mas, neste caso, o brilho e o lustro são medidos antes e após o teste e a alteração é então relatada como uma resistência ao polimento.[00028] The rub test is conducted using the method of ASTM D 2486-06 and the polish resistance is measured using the ASTM D6736-08. In the scrub test, a paint film, which has been air dried for 7 days, is then subjected to repeated brushing cycles using an abrasive medium. The number of cycles for the paint film to be removed is the number used as the rub resistance cycles. Polish strength uses a similar method, but in this case gloss and gloss are measured before and after testing and the change is then reported as a polish strength.

[00029] Tal como observado a partir da Tabela 2, o diluente de pigmento de caulim desta invenção fornece uma combinação de propriedades, que incluem um lustro muito baixo, uma boa ocultação e resistência à tintura, uma excelente resistência à esfregação e uma excelente resistência ao polimento. Esta combinação é difícil de ser alcançada em um único produto. A comparação da tinta contendo caulim calcinado com as tintas contendo vários tamanhos de partícula de Nefelina sienita, mostra que o diluente de pigmento da presente invenção parece fornecer as melhores propriedades de todos os graus de Nefelina sienita em um único produto. O produto desta invenção é ainda capaz de alcançar um lustro muito baixo e, deste modo, ele é muito adequado para tintas niveladas. Devido a seu alto M.I. de produto, o caulim calcinado possui uma dureza muito alta, o que contribui para esfregações altas. A distribuição de tamanho de partícula única provê ainda uma combinação de boa ocultação, resistência da tinta e baixo lustro.[00029] As seen from Table 2, the kaolin pigment thinner of this invention provides a combination of properties, which include very low gloss, good concealment and dye resistance, excellent rub resistance and excellent strength. to polishing. This combination is difficult to achieve in a single product. Comparison of paint containing calcined kaolin with paints containing various particle sizes of Nepheline syenite, shows that the pigment diluent of the present invention appears to provide the best properties of all grades of Nepheline syenite in a single product. The product of this invention is still able to achieve a very low gloss and thus it is very suitable for level paints. Due to its high M.I. of product, calcined kaolin has a very high hardness, which contributes to high scrubbing. The unique particle size distribution further provides a combination of good concealment, ink resistance and low gloss.

Claims (9)

1. Diluente de pigmento de caulim, caracterizado pelo fato de ter um tamanho de partícula médio de 2 a 7 mícrons, tal como medido através de um analisador de tamanho de partícula Sedigraph® 5120, e que compreende uma argila de caulim inteiramente calcinada tendo um índice de produto de mulita (M.I.) de 25, 0 a 62,0.1. Kaolin pigment thinner, characterized by having an average particle size of 2 to 7 microns, as measured by a Sedigraph® 5120 particle size analyzer, and comprising a fully calcined kaolin clay having a Mullite Product Index (MI) from 25.0 to 62.0. 2. Diluente de pigmento de caulim de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o caulim inteiramentecalcinado possui um M.I. de produto de 40,0 a 54,0.2. Kaolin pigment thinner according to claim 1, characterized in that fully calcined kaolin has an M.I. of product from 40.0 to 54.0. 3. Diluente de pigmento de caulim de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contém adicionalmente cátions alcalinos ou alcalino terrosos de um agente fundente.3. Kaolin pigment thinner according to claim 1, characterized in that it additionally contains alkaline or alkaline earth cations of a fluxing agent. 4. Diluente de pigmento de caulim de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que contém de 0,01 a menos do que 2,0%, em peso, dos referidos cátions.4. Kaolin pigment thinner according to claim 3, characterized in that it contains from 0.01 to less than 2.0% by weight of said cations. 5. Composição de tinta, caracterizada pelo fato de que compreende o diluente de pigmento, como definido na reivindicação 1.5. Ink composition, characterized in that it comprises the pigment thinner, as defined in claim 1. 6. Composição de tinta de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que inclui adicionalmente um pigmento base, outro que não a referida argila de caulim inteiramente calcinada.6. Paint composition according to claim 5, characterized in that it additionally includes a base pigment, other than said fully calcined kaolin clay. 7. Composição de tinta de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que compreende uma tinta transportada pela água.7. Ink composition according to claim 5, characterized in that it comprises a water-borne ink. 8. Composição de tinta de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que inclui uma mistura da dita argila de caulim inteiramente calcinada e de um pigmento base, diferente da dita argila de caulim inteiramente calcinada.8. Paint composition according to claim 7, characterized in that it includes a mixture of said fully calcined kaolin clay and a base pigment, different from said fully calcined kaolin clay. 9. Método para formação de um diluente de pigmento de caulim aperfeiçoado, caracterizado pelo fato de compreender:formar uma suspensão aquosa de caulim hídrico, secar por pulverização a referida suspensão a um produto de caulim seco, calcinar o dito produto de caulim seco em temperaturas de entre 1050 e 1300°C e durante um período de tempo suficientes para converter o caulim hídrico a uma argila de caulim inteiramente calcinada, tendo um M.I. de produto de 25,0 a 62,0;pulverizar a dita argila de caulim inteiramente calcinada em partículas tendo um tamanho de partícula médio de 2 a 7 mícrons, quando medido através de um analisador de tamanho de partícula Sedigraph® 5120, em que um agente fundente é adicionado ao referido caulim hídrico durante a formação da referida suspensão ou após a formação da referida suspensão, antes da secagem por pulverização.9. Method for forming an improved kaolin pigment diluent, characterized in that it comprises: forming an aqueous suspension of hydrous kaolin, spray drying said suspension to a dry kaolin product, calcining said dry kaolin product at temperatures of between 1050 and 1300°C and for a period of time sufficient to convert the hydrous kaolin to a fully calcined kaolin clay, having an MI of product from 25.0 to 62.0; spraying said fully calcined kaolin clay into particles having an average particle size of 2 to 7 microns when measured through a Sedigraph® 5120 particle size analyzer, wherein a melting agent is added to said hydrous kaolin during formation of said suspension or after formation of said suspension, prior to spray drying.